一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉制造技术

一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉，包括炉膛，位于炉膛的入口处安装有水冷燃烧器，炉膛的出口连接回燃室，所述炉膛内沿周向均匀布置有U型水冷构件，所述U型水冷构件的入口沿周向均匀连接于环形管道，U型水冷构件出水口与水冷燃烧器出水口均连接于锅炉水箱。本发明专利技术采用水冷燃烧器，可以实现气体燃烧均匀，不产生局部高温区的同时降低火焰根部燃烧温度，减少火焰根部热力型NO

【技术实现步骤摘要】
一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉


[0001]本专利技术涉及锅炉燃烧、环境保护
，特别涉及一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉。

技术介绍

[0002]中国作为能源消耗大国，煤炭资源是我国能源的主要来源之一。据国家统计局，2019年我国原煤产量38.5亿吨，同比增长4.0％，煤炭消费量占能源消费总量的57.7％。煤炭在燃烧的过程中会产生大量的硫氧化物、氮氧化物和一些温室气体，对环境造成了严重的污染；此外，燃煤污染物无害化处理通常成本极高，经济性很差，不符合我国提倡的“绿色低碳”经济。天然气作为一种清洁能源，燃烧时产生的污染物排放量很少且易处理。近年来，随着天然气供应量的不断提升，“煤改气”政策受到了国家的大力提倡，据《中国天然气高质量发展报告2020》，预计2020年中国天然气消费规模将达到3200亿立方米，相比2015年增长约66％，2025年天然气消费规模预计将达到4500亿立方米。随着国家政策对能源行业愈来愈严格的污染物排放标准，燃煤锅炉改燃气锅炉已是时代所驱。
[0003]气体燃料燃烧时生成的污染物主要是氮氧化物，根据其来源可以分为热力型、快速型和燃料型。而由于气体燃料的热值很高，如果不加以任何冷却措施，燃烧温度通常可以高达1800℃左右，此时快速型和燃料型NO
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的生成几乎可以忽略不计，而热力型NO
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几乎占据了全部氮氧化物的90％以上。热力型NO
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是由燃烧空气中的N与反应物如O和OH等反应而成的，由热力型NO
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的生成机理可知，影响其生成的主要因素有温度、氧气浓度和反应物停留时间等，因此降低气体燃料燃烧时生成的热力型NO
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的措施主要有：降低燃烧温度，避免局部高温；调节氧气浓度；缩短反应物在高温区内的停留时间。
[0004]温度是影响热力型NO
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生成的主要因素之一，在燃烧温度低于1300℃时，几乎没有任何热力型NO
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生成，而当燃烧温度高于1300℃时，燃烧温度每增加100℃，反应速率就会增长6～7倍。

技术实现思路

[0005]为了克服以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉，采用水冷燃烧器，可以实现气体燃烧均匀，不产生局部高温区的同时降低火焰根部燃烧温度，减少火焰根部热力型NO
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的生成；同时采用炉膛冷却系统，通过布置U型管道冷却结构，保证炉内均匀低温氛围的同时实现锅炉结构紧凑与制造经济性，进一步显著降低气体燃料燃烧时NO
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的生成。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉，包括炉膛4，位于炉膛4的入口处安装有水冷燃烧器1，炉膛4的出口连接回燃室8，所述炉膛4内沿周向均匀布置有U型水冷构件5，所述U型水冷构件5的入水口沿炉膛周向均匀连接于环形管道7，U型水冷构件5出水口与水冷燃烧器1出水口均连接于锅炉水箱3。
[0008]所述环形管道7的进水口和水冷燃烧器1进水口形成并联通路，所述环形管道7上设置有流量计一6a，所述水冷燃烧器1上设置有流量计二6b。
[0009]所述水冷燃烧器1包括渐扩式燃气通道11、防回火进气微通道12和水冷通道13，渐扩式燃气通道11截面大小沿预混火焰传播方向逐渐增加，所述渐扩式燃气通道11两侧分别设置有高冷却构件13a和低冷却构件13b，所述高冷却构件13a和低冷却构件13b相间布置构成上下交错的连续的水冷通道13。
[0010]所述锅炉水箱3内部设有第一回程烟管10和第二回程烟管9，第一回程烟管10和第二回程烟管9形成烟气三流程通道。
[0011]所述第一回程烟管10和第二回程烟管9与锅炉水箱3外侧设置有锅壳2。
[0012]所述U型水冷构件5由直管段和弯管段组成，其冷却水进口流动方向与炉膛4内高温烟气流动方向相反，形成逆流辐射换热。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术采用水冷燃烧器，可以实现气体燃烧均匀，不产生局部高温区的同时降低火焰根部燃烧温度，减少火焰根部热力型NO
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的生成；同时采用炉膛冷却系统，通过布置U型管道冷却结构，保证炉内均匀低温氛围的同时实现锅炉结构紧凑与制造经济性，进一步显著降低气体燃料燃烧时NO
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的生成。
[0015]预混燃烧可以实现气体燃料进气均匀，炉膛内燃烧温度均匀，几乎不会出现局部高温区。
[0016]本专利技术实现燃气均匀低温低NO
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表面预混燃烧，并起到防止回火的作用，保证气体燃烧的安全、稳定和清洁；同时维持炉内低温均匀氛围，增加炉内对流换热量和辐射换热量，提升锅炉紧凑型和制造经济性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术整体结构剖面图。
[0018]图2为炉膛冷却系统流程图。
[0019]图3为水冷燃烧器的结构。
[0020]其中：水冷燃烧器1、锅壳2、锅炉水箱3、炉膛4、U型水冷构件5、流量计一6a、流量计二6b、环形管道7、回燃室8、第二回程烟管9、第一回程烟管10、渐扩式燃气通道11、防回火进气微通道12、高冷却构件13a、低水冷构件13b、水冷通道13。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0022]如图1
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图3所示，本专利技术中水冷燃烧器耦合炉膛冷却系统可以实现混合气体低温低NO
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均匀表面燃烧，保证炉膛内部均匀低温氛围的同时提升锅炉紧凑性，减小占地面积。其主要结构为，混合气流进口设有防回火进气微通道12，渐扩式燃气通道11截面大小沿预混火焰传播方向逐渐增加，两侧高低冷却构件13a、13b相间布置构成上下交错的连续的水冷通道13；U型水冷构件5布置在炉膛4
[0023]内，其进水口与环形管道7沿炉膛周向均匀相连，构成U型水冷构件5环形安装；环形管道7进水口和水冷燃烧器1进水口形成并行通路，设有流量计(6a、6b)控制冷却水量和
冷却水流速；U型水冷构件5的出水口和水冷燃烧器1的出水口均连接于锅炉水箱3，构成炉膛冷却系统；锅炉水箱3内部分别设有第一回程烟管10和第二回程烟管9，构成烟气三流程通道。
[0024]混合气流经防回火进气微通道12送入水冷燃烧器1后，于渐扩式燃气通道11内点火燃烧，短小而紧凑的预混火焰与水冷通道13产生剧烈的热量传递；预混燃烧产生的高温烟气于炉膛4内与U型水冷构件5迅速换热后，经第一回程烟管10和第二回程烟管9与锅炉水箱3中的冷却水换热后排出锅壳2；U型水冷构件5中的冷却水及水冷燃烧器1中的冷却水吸收热量后均排入锅炉水箱3。
[0025]所述环形管道7的进水口和水冷燃烧器1的进水口形成并联通路，通过设置流量计一6a、流量计二6b控制冷却水量和冷却水速，进而控制预混燃烧火焰温度和炉内的温度水平。
[0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉，其特征在于，包括炉膛(4)，位于炉膛(4)的入口处安装有水冷燃烧器(1)，炉膛(4)的出口连接回燃室(8)，所述炉膛(4)内沿周向均匀布置有U型水冷构件(5)，所述U型水冷构件(5)的入水口沿炉膛周向均匀连接于环形管道(7)，U型水冷构件(5)出水口与水冷燃烧器(1)出水口均连接于锅炉水箱(3)。2.根据权利要求1所述的一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉，其特征在于，所述环形管道(7)的进水口和水冷燃烧器(1)进水口形成并联通路，所述环形管道(7)上设置有流量计一(6a)，所述水冷燃烧器(1)上设置有流量计二(6b)。3.根据权利要求1所述的一种炉膛及燃烧器冷却型表面冷焰预混燃气锅炉，其特征在于，所述水冷燃烧器(1)包括渐扩式燃气通道(11)、防回火进气微通道(12)和水冷通道(13)，渐扩式燃气通道(11)截面大小沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛艳青，薛旭峰，惠世恩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：